硬質(zhì)聚氨酯泡沫板在尼爾基水利樞紐的應(yīng)用

張 鶴，聶麟童，張 龍

（嫩江尼爾基水利水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）

近年來，保溫防水的話題無數(shù)次的出現(xiàn)在水工、土建等各個(gè)領(lǐng)域，市面上的保溫防水材料五花八門、優(yōu)點(diǎn)各異，但在實(shí)際應(yīng)用過程中其弊端全部顯現(xiàn)出來，一個(gè)好的保溫防水材料要盡可能兼?zhèn)浔胤浪牧系娜刻攸c(diǎn)。硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫材料是目前國際上性能最好的有機(jī)高分子保溫材料，在水利工程中可用于防水保溫、堵漏等領(lǐng)域，是一種兼?zhèn)浔馗魺岷头浪δ転橐惑w的新型合成高分子材料，特點(diǎn)是一材多用，同時(shí)具備保溫、防水、隔音、吸振、耐油、耐化學(xué)腐蝕等功能。由于硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡保溫材料施工工藝簡單，技術(shù)性能可靠、質(zhì)量可靠，施工完畢后運(yùn)行穩(wěn)定，耐久性、保溫、防水效果顯著等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于土建、水工建筑的屋面、墻體、樓面的保溫。

1 化學(xué)原理

硬質(zhì)聚氨酯泡沫板是以聚醚或聚酯與多異氰酸酯為主要原料，再加阻燃劑、穩(wěn)定劑和發(fā)泡劑等，經(jīng)混合，攪拌產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而形成發(fā)泡體的一種新型的保溫、防水材料。

硬質(zhì)聚氨酯泡沫是通過混合液態(tài)的化學(xué)原材料聚醚或聚酯和多異氰酸酯而形成的并以一種低沸點(diǎn)的液體作為發(fā)泡劑。組合聚醚或聚酯和異氰酸酯混合后立即會(huì)有一個(gè)放熱化學(xué)反應(yīng)，發(fā)泡劑因反應(yīng)熱而開始?xì)饣?，發(fā)泡劑氣化后留在泡孔中，這在泡沫的絕熱性能中起決定性作用。

2 綜合特點(diǎn)

2.1 與傳統(tǒng)保溫技術(shù)的比較

傳統(tǒng)的保溫防水層為防水卷材、保溫板、無紡布、珍珠巖組合而成，見圖1（a）。保溫板由固定尺寸保溫苯板的拼接而成，對于角落和底部需要進(jìn)行剪裁，這樣就大大的增加了其拼接縫，起不到防水的效果，如果上層防水層出現(xiàn)局部滲漏問題，雨水就會(huì)存在珍珠巖和保溫板的縫隙中，無法蒸發(fā)出去，形成含水層，降低保溫效果，并且需要設(shè)立排氣孔。傳統(tǒng)的保溫防水層疊加厚度較厚，增加了墻體和屋面的厚度，減少了室內(nèi)的空間。

硬質(zhì)聚氨酯泡沫板施工簡便，一次性噴涂而成，無拼接縫，能更好地起到保溫防水效果。硬質(zhì)聚氨酯泡沫化三者為一體，見圖1（b）。直接噴涂在建筑物表面，形成一個(gè)整體，沒有任何縫隙，無須設(shè)立排氣孔，減小了外墻的厚度，增大了室內(nèi)的空間，施工完成后保溫防水效果良好。

2.2 特點(diǎn)

1）導(dǎo)熱性能。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是隔熱效果最好的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.02～0.03 W/(m·K)，并且與基材形成牢固的結(jié)合，起到良好的保溫作用。

圖1 新型保溫防水結(jié)構(gòu)圖

2）防潮、防水性能。硬質(zhì)聚氨酯噴涂在建筑物表面的閉孔率在90%以上，屬于憎水性材料，不會(huì)因吸潮即增大導(dǎo)熱系數(shù)，噴涂完畢使建筑物表面形成一個(gè)整體，使得外部的雨水不會(huì)進(jìn)入建筑物墻體內(nèi)，對建筑物表面起的一個(gè)良好的保護(hù)作用。

3）防火，阻燃，耐高溫。聚氨酯在添加阻燃劑后，是一種難燃的自熄性材料，它的軟化點(diǎn)可達(dá)到250℃以上，僅在較高溫度時(shí)才會(huì)出現(xiàn)分解。另外，聚氨酯在燃燒時(shí)會(huì)在其泡沫表面形成積碳，這層積碳有助隔離下面的泡沫，能有效地防止火焰蔓延。而且，聚氨酯在高溫下也不產(chǎn)生有害氣體。

4）隔熱性能。硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫板具有良好的隔熱性能，在達(dá)到同樣保溫要求下，可使減少建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度，從而增加室內(nèi)使用面積。

5）抗變形能力。硬質(zhì)聚氨酯泡沫板在噴涂完成后，直接在建筑物表面形成一個(gè)整體保溫板，其抗壓、抗裂性能極強(qiáng)，噴涂完成后飾面穩(wěn)定，適用于上人屋面。

6）聚氨酯材料孔隙率結(jié)構(gòu)穩(wěn)定?；旧鲜情]孔結(jié)構(gòu)，不僅保溫性能優(yōu)良，而且抗凍融、吸聲性也好。硬泡聚氨酯保溫構(gòu)造的平均壽命，在正常使用與維修的條件下，能達(dá)到30年以上。能夠做到在結(jié)構(gòu)的壽命期正常使用條件下，在干燥、潮濕或電化腐蝕，以及由于昆蟲、真菌或藻類生長或者由于嚙齒動(dòng)物的破壞等外因影響，都不會(huì)受到破壞。

3 施工工藝

硬質(zhì)聚氨酯泡沫板的成型方式主要有澆注、模塑、噴涂等。其中噴涂是硬質(zhì)聚氨酯泡沫板施工的重要方法。

混凝土表面保溫層采用噴涂工藝施工，即使用聚氨酯硬泡噴涂機(jī)將雙組分聚氨酯硬泡組合料直接噴射到物件表面而發(fā)泡成型，形成大面積無接縫、厚度數(shù)厘米以上的保溫層。保溫層為具有較低的密度（40～70 kg/m3）、有一定抗壓強(qiáng)度的閉孔泡沫塑料，同時(shí)大面積的閉孔泡沫阻擋了水的散發(fā)，起到保濕作用。

3.1 施工準(zhǔn)備

施工現(xiàn)場需提供施工機(jī)具使用的380 V電源，施工機(jī)具總裝機(jī)容量約為25 kW，施工時(shí)原料通過機(jī)具設(shè)備及45～60 m長輸送管道輸送到工作面進(jìn)行施工。

3.2 噴涂要點(diǎn)

1）噴涂施工應(yīng)分多遍噴涂，第一遍噴涂厚度宜控制在5 mm左右，以增加泡沫與基層的粘接強(qiáng)度；以后每遍噴涂厚度控制在10 mm左右，且不大于15 mm。每遍噴涂的最小間隔為10～20 min，分4～5遍噴涂最終達(dá)到設(shè)計(jì)厚40 mm。在女兒墻泛水部位按噴涂厚30 mm，分3遍噴涂到位。

2）當(dāng)日的施工作業(yè)面必須于當(dāng)日連續(xù)噴涂施工完畢，達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，以防中途出現(xiàn)降雨影響后續(xù)噴涂泡沫與前期噴涂泡沫間出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。

3）為防止風(fēng)吹聚氨酯泡沫防水保溫材料造成對周圍成品的污染，風(fēng)力超過5級(jí)時(shí)不應(yīng)施工；當(dāng)風(fēng)力大于3級(jí)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)恼趽醮胧┻M(jìn)行施工。噴涂硬泡聚氨酯施工時(shí)，應(yīng)注意不要破壞已施工好的JS涂料防水層，以免降低局部防水等級(jí)。

4 實(shí)際應(yīng)用

尼爾基水利樞紐位于黑龍江省與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流中游段，壩址距下游齊齊哈爾市約130 km，偏東北平原地帶，當(dāng)?shù)囟緯r(shí)間較長且風(fēng)力較大，導(dǎo)致樞紐區(qū)溫度極低，硬質(zhì)聚氨酯泡沫板是第一次在如此惡劣的環(huán)境中運(yùn)用。

尼爾基水利樞紐于2001年開工，竣工運(yùn)行以來已十余年之久，管理區(qū)多數(shù)建筑物的防水保溫設(shè)施已經(jīng)失效，業(yè)主委托施工單位對建筑物保溫防水層進(jìn)行重新修復(fù)，保證管理區(qū)儀器設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)也為管理人員提供一個(gè)舒適的辦公環(huán)境。

施工單位主要對發(fā)電廠尾水副廠房、壩上觀測樓、保安房等進(jìn)行了保溫防水處理，項(xiàng)目完工后經(jīng)過一段時(shí)間的觀察，防水、保溫效果明顯提高，解決了以往年年“漏”，年年維修的問題，室內(nèi)溫度顯著提高，同時(shí)也為樞紐建筑內(nèi)的取暖節(jié)約了成本。

5 結(jié)語

文章介紹了硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫板在尼爾基水利水利樞紐的應(yīng)用。實(shí)踐證明，硬質(zhì)聚氨酯泡沫板在條件惡劣的環(huán)境下是經(jīng)的起考驗(yàn)的，達(dá)到了保溫、防水的良好效果。但同時(shí)也存在缺點(diǎn)，材料成本較以往的保溫材料價(jià)格偏高，但其使用壽命要高于普通的保溫材料，保溫防水效果也非常好，綜合看來其優(yōu)點(diǎn)還是大于缺點(diǎn)。硬質(zhì)聚氨酯泡沫板在水工、土建等領(lǐng)域值得進(jìn)一步推廣使用。